[精品論文]太陽能光伏發(fā)電論文光伏發(fā)電論文

畢業(yè)設(shè)計課程定做 QQ1714879127太陽能光伏發(fā)電論文光伏發(fā)電論文太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)在鐵路站房中的應(yīng)用摘要：結(jié)合呼東鐵路站房太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計，具體闡述并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成及功能，并對站房光伏發(fā)電系統(tǒng)的效益進行分析。 關(guān)鍵詞：鐵路站房；太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)；太陽能光伏電池板；并網(wǎng)光伏發(fā)電；系統(tǒng)構(gòu)成及功能。 0、引言 太陽能作為清潔、無污染、方便易得的可再生建筑能源，越來越受到人們的青睞，它在建筑中的應(yīng)用有著其它能源不可比擬的優(yōu)越性，正在全球飛速發(fā)展。太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)安全可靠、無噪音、無振動、無污染、無需消耗燃料，無需架設(shè)輸電線路即可就地發(fā)電供電，建設(shè)周期短、可靠性高、維護簡便，對于緩解常規(guī)能源的短缺和減少環(huán)境污染具有重要的意義，目前我國在太陽能利用方面取得了可喜的成就。呼東站房作為呼和浩特地區(qū)重要的特大型鐵路客運站房，具有重要的地理交通位置，這一新技術(shù)的應(yīng)用，為可持續(xù)發(fā)展的綠色能源技術(shù)與系統(tǒng)在鐵路站房領(lǐng)域的應(yīng)用開辟了新的篇章。 1、呼東站房光伏發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)勢 1)呼和浩特的地理位置及氣候條件為太陽能資源的利用提供了非常有利的條件。 我國幅員遼闊，全國各地的太陽能資源儲量存在很大差異。根據(jù)各地太陽總輻射量的多少，可將全國劃分為4類地區(qū)，如下圖、表所示。 由此可見，呼和浩特處于太陽能較豐富的類地區(qū)，年日照量約6000MJ/(m2a)。可以充分利用當(dāng)?shù)氐奶柲苜Y源來發(fā)展經(jīng)濟，在有限的城市空間實現(xiàn)太陽能的無限利用。 2)呼和浩特處于內(nèi)蒙旅游勝地，建造在鐵路站房的光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)的實施，隨著人員的流動，對利用可再生能源的宣傳將會起到積極的模范帶頭作用，使太陽能高端利用具有較高的社會效益、環(huán)保效益和經(jīng)濟效益。 3)呼東站房建筑體系龐大，光伏發(fā)電系統(tǒng)功能與建筑造型的有機結(jié)合，既能節(jié)省太陽能電池板的放置空間及支撐結(jié)構(gòu)，降低系統(tǒng)建設(shè)成本，又能利用光電池的特性減少室內(nèi)外溫差引起的熱能損失，利于建筑節(jié)能，同時使建筑外觀更具技術(shù)魅力及節(jié)能宣傳效果。 4)呼東站房建設(shè)光伏發(fā)電系統(tǒng)，將會為我國鐵路建設(shè)的科技化、高速化、節(jié)能化發(fā)展打下堅實的基礎(chǔ)，為我國經(jīng)濟建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展提供有力的保證。 2、站房太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計內(nèi)容 光伏發(fā)電系統(tǒng)一般由光電池板、逆變器、控制器、蓄電池及監(jiān)控裝置幾部分組成。其中光電池板是直接將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的關(guān)鍵組件。目前國內(nèi)外的太陽能電池板有三類，即單晶硅、多晶硅及非晶硅薄膜電池板。 2.1太陽能光伏電池板的選擇 根據(jù)電池板的特性，結(jié)合呼東站房所處的氣候環(huán)境特點及工程投資情況，并考慮到建筑的美觀性，設(shè)計選擇了非晶硅薄膜電池板。這種光電池材料和制造工藝成本低，具備弱光發(fā)電的性能；非晶硅薄膜電池受風(fēng)沙、雨雪等天氣的影響很小，工作不受環(huán)境影響；具有透光性，不同透光度的電池板顯示的顏色也不一樣，可以更好的表現(xiàn)建筑創(chuàng)意。 太陽能光電池板與建筑的結(jié)合形式有兩大類：一類是光伏方陣與建筑的結(jié)合。將光伏方陣依附于建筑物上，建筑物作為光伏方陣載體，起支承作用；另一類是光伏方陣與建筑的集成。光伏組件以一種建筑材料的形式出現(xiàn)，光伏方陣成為建筑不可分割的一部分，如光電瓦屋頂、光電幕墻和光電采光頂?shù)?。結(jié)合站房的建筑特點及節(jié)能要求，采用光伏方陣與建筑的結(jié)合形式，穹頂外圍的屋頂均采用白色鋁合金屋面，設(shè)計考慮將光伏方陣直接鋪設(shè)在穹頂四周的六角形斜屋面上，來充分接收太陽光，提高光伏發(fā)電系統(tǒng)的利用率。如下圖所示： 2.2光伏發(fā)電系統(tǒng)的運行方式 光伏發(fā)電系統(tǒng)的運行方式主要有獨立運行和并網(wǎng)運行兩種形式。設(shè)計時考慮到獨立系統(tǒng)需要配備大容量的蓄電池來儲能，這必然會增加系統(tǒng)的投資，而且站房內(nèi)必須提供足夠的空間和合適的環(huán)境來放置這些蓄電池。綜合站房的實際情況，選擇了光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)就是將太陽能電池發(fā)出的直流電通過逆變器變換成交流電輸送到電網(wǎng)，或與電網(wǎng)端接同時輸出到低壓負載，也就是當(dāng)時發(fā)電當(dāng)時使用。其優(yōu)點是節(jié)省了蓄電池占用的空間，發(fā)電容量可做得很大，并可保障用電設(shè)備電源的可靠性。但由于逆變器輸出與電網(wǎng)并聯(lián)，必須保持兩組電源電壓、相位、頻率等電氣特性的一致性，否則會造成兩組電源之間的充放電，引起整個電源系統(tǒng)的內(nèi)耗和不穩(wěn)定。站房用電負荷遠大于太陽能發(fā)電電力，采用太陽能所發(fā)的電與市電并聯(lián)形式后向用電負荷供電，原則是優(yōu)先使用太陽能所產(chǎn)生的電力。當(dāng)太陽能所產(chǎn)生的電力小于用電量時，市電作為補充。由于太陽能所發(fā)電力未直接接入市電網(wǎng)絡(luò)，也無須與供電部門聯(lián)絡(luò)，因此十分靈活便利。此系統(tǒng)適合于包括中國在內(nèi)的一些發(fā)展中國家，尤其適用于全面改造城市電網(wǎng)阻力大的城市或地區(qū)。 2.3光伏發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成及功能 1)系統(tǒng)構(gòu)成 整個光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)光伏方陣安裝面積4200m2，總共828大塊非晶硅太陽能薄膜電池組件組成，安裝在屋面六邊形區(qū)域上，直流峰值總功率132.48kW。828大塊非晶硅太陽能薄膜電池組件按照建筑屋面造型及布局分成了六大部分，每部分有138塊組件，分成3.5個子陣列，其中3個采用2串20并方式組成，多出的18塊太陽能電池組件與相鄰部分的18塊合并組成一個2串18并子陣列。整個屋面光伏方陣由21個光伏子陣列構(gòu)成，每個子陣列將直流接線匯集到一個安裝有浪涌保護器的二極管集線盒內(nèi)，通過光伏電纜輸送到并網(wǎng)逆變器，將直流電逆變?yōu)閱蜗?20V交流電。21臺并網(wǎng)逆變器的輸出送到并網(wǎng)控制器，通過均衡匹配組成三相交流電，直接接入站房低壓電力系統(tǒng)供負載使用，做到即時消耗電能。 為了保證光伏發(fā)電系統(tǒng)的正常運行，及時了解系統(tǒng)的運行狀態(tài)和環(huán)境數(shù)據(jù)，系統(tǒng)設(shè)計了一套光伏通訊與監(jiān)測系統(tǒng)。21臺并網(wǎng)逆變器的運行數(shù)據(jù)傳輸給一臺數(shù)據(jù)采集器，采集器將它接收到的信息存儲處理后，通過RS485通訊線發(fā)送給與之相連的計算機，計算機利用所安裝的軟件對數(shù)據(jù)進行分析，使整個電站的運行性能、運行趨勢、故障和潛在問題都能夠得到快速檢測并及時發(fā)送給用戶進行處理。 2)系統(tǒng)主要功能 同步閉環(huán)控制功能：實時對外部電網(wǎng)的電壓、相位、頻率等信號進行采樣并比較，始終保證逆變器輸出與外部電網(wǎng)同步。 最大功率跟蹤功能：逆變器最基本的功能，保證逆變的電能最大化。 具有自動關(guān)閉與運行功能：逆變器實時對外部電網(wǎng)電能質(zhì)量參數(shù)、直流輸入、交流輸出的電壓、電流等信號進行檢測，當(dāng)出現(xiàn)異常情況時會自動保護關(guān)閉，斷開外部輸出；當(dāng)外部電網(wǎng)或其它恢復(fù)正常時，逆變器系統(tǒng)進行檢測并延時一定時間，才恢復(fù)交流輸出并自動并網(wǎng)運行。 具有完善的保護功能，包括過壓、欠壓、過載過流、短路、漏電及防孤島效應(yīng)等保護功能；在小功率狀態(tài)高效運行，轉(zhuǎn)換效率達96.1。 并網(wǎng)逆變器是光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的核心設(shè)備，選擇高品質(zhì)的逆變產(chǎn)品是整個系統(tǒng)安全、可靠運行的基本條件。并網(wǎng)逆變器均帶有隔離變壓器，使得逆變器的直流輸入和交流輸出之間電氣隔離開來，具有防孤島保護單元，能有效地防止孤島效應(yīng)。此外，在并網(wǎng)逆變器檢測到電網(wǎng)失電后，會立即停止工作，當(dāng)電網(wǎng)恢復(fù)供電時，并網(wǎng)逆變器并不會立即投入運行，而是需要持續(xù)檢測電網(wǎng)信號在一段時間內(nèi)完全正常，才重新投入運行。 3、呼東站房光伏發(fā)電系統(tǒng)的效益分析 3.1社會效益分析 能源是人類社會得以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，目前人類獲得絕大多數(shù)能源式礦物燃料，如煤、石油等。此類能源并不是取之不盡的，并隨著這些能源的消耗，已造成日益嚴重的環(huán)境污染和溫室效應(yīng)，當(dāng)今世界上已將節(jié)約能源、保護環(huán)境作為主要的技術(shù)研究和科學(xué)發(fā)展的課題，運用自然能源、可再生能源的需求逐步增加。自然能源包括太陽能、風(fēng)能、水能等，而地球能獲得的太陽能相當(dāng)于2億個中型核電站的總發(fā)電量，太陽能是一種取之不盡，用之不竭的能源。因而我們通過高科技手段將太陽能轉(zhuǎn)變成電能，并加以高效利用。太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的最大優(yōu)勢在于：它不需要燃料，不產(chǎn)生廢氣，無余熱，無廢渣，無噪音污染，可用來發(fā)電。 3.2經(jīng)濟效益分析 呼和浩特位于中國北方內(nèi)蒙古自治區(qū)中部的土默川平原上，東徑11046至11210，北緯3935至4051。年平均溫度3，極端最低溫度32.8，極端最高溫度37，年均日照數(shù)為2945小時，年平均日輻射量為16574KJ/m2。 根據(jù)熱功當(dāng)量：1千瓦小時3600千焦耳，將日輻射量換算為標(biāo)準(zhǔn)光強(1000W/m2)下的平均日輻射時數(shù)H為：HHt3600-1657436004.6(小時) 呼和浩特東站太陽能電池板直流額定功率為132.48千瓦 則日平均發(fā)電量為：132.484.6609(度) 年平均發(fā)電量：609365222285(度) 3.3環(huán)保效益分析 光伏發(fā)電系統(tǒng)不僅具有良好的社會效益，而且具有巨大的環(huán)保效益，發(fā)電系統(tǒng)是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，光電池在發(fā)電過程中，不會排放二氧化碳及二氧化硫等會產(chǎn)生溫室效應(yīng)的有害氣體，對環(huán)境沒有產(chǎn)生污染，也不會產(chǎn)生噪音，是一種潔凈的能源。光電板成分中沒有有毒物質(zhì)，不會在建筑物起火時出現(xiàn)任何諸如釋放有毒氣體等危險。 根據(jù)專家統(tǒng)計：每節(jié)約1度(千瓦時)電，就相應(yīng)節(jié)約了0.379升燃油或0.4千克標(biāo)準(zhǔn)煤，同時減少污染排放0.272千克碳粉塵、0.997千克二氧化碳(CO2)、0.03千克二氧化硫(SO2)、0.015千克氮氧化物，節(jié)約用水40升。則該光伏發(fā)電系統(tǒng)建成后，可節(jié)省輕柴油8.42萬升或標(biāo)準(zhǔn)煤88.91噸，這也意味著少排放221.62噸的二氧化碳、6.69噸的二氧化硫和3.33噸氮氧化物。同時減少因火力發(fā)電產(chǎn)生的60.46噸粉塵，節(jié)約88.91萬升凈水，在社會效益和節(jié)能減排方面效果顯著。 4、結(jié)束語 我國的光伏發(fā)電技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)還需做好以下工作： 1)降低太陽光伏組件的價格，提高光電轉(zhuǎn)換效率。 2)提高逆變電器的性能指標(biāo)，提高轉(zhuǎn)換效率和降低畸變系數(shù)。 3)太陽光伏組件應(yīng)多樣化，以滿足建筑物設(shè)計要求。 4)政府和有關(guān)部門應(yīng)對并網(wǎng)光伏發(fā)電給予更多的政策支持。 太陽能屋頂發(fā)電的最終實施既要吸取國外成功經(jīng)驗，又要結(jié)合我國國情，針對具體工程對配電系統(tǒng)運行方式和